«Марсіанські мрії» Сергія Корольова

Сьогодні, коли питання щодо різних варіантів пілотованих експедицій до Марсу жваво обговорюється і фахівцями, і журналістами, коли авантюрний, але при тому, зважаючи на нездатність нинішніх лідерів великих держав ставити перед людством великі цілі, єдино, мабуть, можливий у найближче десятиліття «політ в один кінець» вийшов на стадію технологічного проектування, — не зайвим буде згадати, а хто ж першим перевів мрію про Марс у розряд цілком конкретних проектних робіт.

Ідеться про Головного конструктора Сергія Корольова, славетного українця і визначного практика ракетобудування, про достойника, завдяки енергії та вмінню брати на себе відповідальність якого людство щонайменше на кілька років раніше розпочало космічну еру.

Нагадаємо, перший штучний супутник Землі було запущено 4 жовтня 1957 року, перший успішний старт автоматичної міжпланетної станції (АМС) до Місяця відбувся 2 січня 1959 року, перші живі істоти (собаки Бєлка і Стрєлка) піднялися на орбіту і повернулися на Землю на борту Корабля-супутника-2 (прототипу пілотованого корабля «Восток») 20 серпня 1960 року. А вже 10 і 14 жовтня того ж 1960 року Корольов, продовжуючи задуману лінію дослідження космосу, здійснює запуски АМС, покликаних вийти на траєкторію польоту до Марсу. Але внаслідок аварій ще «сирих» ракетоносіїв обидва запуски закінчуються невдачами. Перший вдалий запуск АМС «Марс-1» здійснено Корольовим 1 листопада 1962 року. Станція мала пролетіти повз Червону планету і сфотографувати її. Проте зв’язок з нею урвався задовго до цього польоту — радянська електроніка забезпечити дальні космічні подорожі у ті часи була неспроможна...

Та все це були АМС незначної маси, відтак вони не могли нести достатньо наукової апаратури, яка тоді вимагала чималих обсягів. Отож ще наприкінці 1950-х років Сергій Корольов, розуміючи, що розвиток космонавтики неможливий без збільшення маси виведених на навколоземну орбіту і на траєкторії польоту до Місяця та планет космічних апаратів, почав шукати розв’язання цієї проблеми. На той час створення потужного космічного літака було технологічно неможливим; залишалося два шляхи: або виводити носіями середньої потужності багато об’єктів і збирати їх на орбіті в одне ціле, або створювати надпотужні РН, які виводили би на орбіту вантажі масою до 100 тонн. До 1960 року вже була сформована концепція нової ракетно-космічної системи, основою якої став проект носія, що невдовзі одержав назву Н-1. Корольов доводив, що новий РН відкриє перед космонавтикою якнайширші обрії, зокрема, надасть можливість здійснювати не лише «штурм» Місяця людиною, який завершиться висадкою на поверхні природного супутника Землі і створенням там постійно діючої наукової бази, а й запуски важких АМС зі складними дослідницькими програмами та пілотованих кораблів до планет Сонячної системи.

Особливо приваблювала інженерів ідея пілотованої експедиції на Марс. Щоправда, з використанням техніки початку 1960-х вона вимагала величезних фінансових та виробничих ресурсів. Адже слід було спочатку за допомогою 20—25 пусків Н-1 вивести на навколоземну орбіту ряд модулів, потім зібрати з них марсіанський пілотований комплекс (МПК) стартовою масою близько 1630 тонн. Сама експедиція мала тривати понад два з половиною року і включати вихід МПК на орбіту Марсу, посадку на Марс, місячне перебування групи космонавтів на Червоній планеті і зворотний політ. На Землю мала повернутися лише частина корабля з космонавтами масою 15 тонн.

Більш реальним із огляду на технічні й фінансові можливості тодішнього Радянського Союзу виглядав обліт Марса чи Венери без посадки на планету й виходу на орбіту її супутника. У цьому разі корабель виводиться на таку траєкторію польоту, яка перетинає одночасно орбіти Землі та планети призначення і дає змогу йому, наче бумерангу, за певний час повернутися в район Землі і з другою космічною швидкістю увійти в її атмосферу. Наприклад, корабель, який стартував би 8 червня 1971 року (в одне з «вікон», тобто найвигідніших для польоту до Червоної планети часових проміжків), міг через 10,5 місяця пролетіти поблизу Марса, завдяки чому екіпаж міг би здійснити дослідження планети з прольотної траєкторії та скинути на її поверхню автоматичні зонди. Після обльоту Марсу здійснюється корекція траєкторії, і корабель стає на шлях повернення на Землю. Тривалість такої експедиції — від старту з Землі й до посадки на неї — три роки, один місяць і дві доби.

Робота над важким міжпланетним кораблем (російська абревіатура — ТМК) тривала в очолюваному Михайлом Тихонравовим відділі корольовського КБ. Спочатку темою займалися у вільний від основної роботи час дві групи проектантів під керівництвом Гліба Максимова та Костянтина Феоктистова. Першою із проблем, які потрібно було розв’язати, виявилась проблема створення придатної для тривалого польоту системи життєзабезпечення екіпажу. Адже такі системи, що ѓрунтувалися на не відновлюваних запасах кисню, води і продуктів харчування, не могли застосовуватися в такому польоті — надто великий багаж довелося б із собою тоді брати. Отож ставку було зроблено на системи з частково замкненим циклом, які у спрощеному вигляді повторювали б земні екосистеми. Звичайно, повний кругообіг речовин у невеликому за об’ємом кораблі створити неможливо, а от відновлення води й кисню уявлялося можливим. Для регенерації кисню потрібно було застосовувати контейнери з водоростями типу хлорели. Запаси їжі мали перебувати в сублімованому вигляді. Для поповнення раціону в бортовій гідропонній оранжереї корабля планувалося вирощувати овочі, що надало б можливість знизити масу запасів продуктів на 20-40%. Серйозною проблемою стало підведення світла до рослин, що було розв’язано за допомогою зовнішніх сонячних концентраторів.

Для відпрацювання частково замкненої системи життєзабезпечення на Землі було побудовано аналог житлового відсіку ТМК, в якому випробувачі О. Божко, Г. Мановцев, В. Улибишев провели цілий рік. Було підтверджено експериментально: воду, кисень, частково продукти харчування у тривалих польотах можна одержувати на борту з відпрацьованих речовин. Але при цьому так і не була розв’язано проблему — а як вплине тривала невагомість на космонавтів? Тоді ще не було достатніх знань із цього питання; власне, і зараз їх можна вважати тільки частковими, оскільки найтриваліший політ  — це 438 діб, які провів на орбіті в середині 1990-х років російський лікар-космонавт Валерій Поляков, поставивши чимало дослідів і повернувшись на Землю живим і здоровим. Але ж для польоту на Марс і повернення на Землю потрібно більше — хоч два роки...

Відмовившись від ідеї створення надважкого МПК, обидві конструкторські групи зайнялися проектуванням ТМК значно меншої маси, бажано такого, який можна було б вивести на навколоземну орбіту одним пуском носія Н-1.

ТМК-конструкції групи Гліба Максимова являв собою тримісний корабель, який виводився на траєкторію польоту до Марсу за допомогою киснево-гасового розгінного блока. Після виведення на траєкторію руху до Марсу на кораблі розгорталися сонячні концентратори, батареї електроживлення, антени зв’язку із Землею і починався багатомісячний політ. Проект групи Костянтина Феоктистова ґрунтувався на використанні електрореактивних двигунів, яким притаманна висока економічність. Групі Феоктистова вдалося розробити проект ТМК зі стартовою масою близько 75 тонн, що надавало можливість вивести його за допомогою одного пуску Н-1. Але через надзвичайно малу тягу ЕРД (це той мінус, який мають такі двигуни) розгін корабля до другої космічної швидкості, яка дозволила б полишити земну орбіту, мав проводитися по спіралі впродовж кількох місяців. А загалом уся експедиція зайняла б три роки, з яких на розгін та гальмування корабля слід було витратити понад рік. Це, звичайно, ускладнювало реалізацію проекту. Не кажучи вже про те, що джерелом електричного живлення мав стати компактний ядерний реактор — річ, далеко не завжди безпечна...

Ці розробки велися до середини 1960-х років. А потім загинув на операції Корольов, і тоді всі сили було кинуто на реалізацію місячної програми, далі пішли проблеми, отож марсіанські проекти фактично закинули. Тільки 28травня 1969 року Василь Мішин, котрий очолив ОКБ-1 після смерті Корольова, підписав аванпроект ракетно-космічної системи Н-1М, у якому розглядали шляхи модифікації базового носія (який на той час ще «не вмів» літати) для істотного розширення його можливостей. У цьому контексті й почали розробляти новий варіант марсіанської експедиції. Знову взялася за справу група учня Корольова Костянтина Феоктистова, яка підготувала проект з такими основними показниками: тривалість польоту на Марс і назад корабля з екіпажем із шести осіб — 630 діб; перебування на орбіті штучного супутника Марса — 30 діб; перебування на Марсі посадочного відсіку з екіпажем із трьох космонавтів — 5 діб. Як основні двигуни корабля передбачалося використовувати ЕРД із живленням від ядерних реакторів, як допоміжні — рідинно-реактивні. Експедиційний комплекс передбачалося створити на навколоземній орбіті шляхом автоматичної стиковки двох безпілотних блоків масою по 150 тонн, виведених у космос модифікованим варіантом ракети Н-1. Перший блок — це марсіанський орбітальний і посадочний комплекси, другий блок — система реакторів і двигунів. Після розгону комплексу в автоматичному режимі й виходу його на високоеліптичну орбіту Землі було передбачено помістити в нього екіпаж за допомогою кількох кораблів типу 7К-Л1 («Зонд»), які були призначені для пілотованого обльоту Місяця. Ну, а далі тривалий політ, висадка на Марс і повернення на Землю.

Реально все це могло бути реалізовано в середині 1980-х років — якби надали достатнє фінансування і мобілізували достатні інтелектуальні та виробничі ресурси. Але для цього потрібен був Корольов — людина, котра узяла б на себе відповідальність і змогла б перемогти чи перехитрити партійні інстанції.

Але реальністю став як провал місячної програми, так і відмова від марсіанської. Основою стратегії пілотованої космонавтики в Радянському Союзі став розвиток орбітальних станцій масою близько 20 тонн — як цивільного, так і військового призначення, — що їх запускав РН «Протон». Із часом почали збирати на орбіті модульні конструкції, загальна маса яких під кінець ХХ століття, уже після розпаду Союзу, сягнула 130 тонн. Для цього потрібні були близько 10 запусків РН «Протон» та «Союз». Нагадаю, що носій Н-1М повинен був самотужки виводити таку (і більшу) масу на орбіту...

Але без Корольова запроектована ним одна з найграндіозніших космічних пригод людства так і не була здійснена. Повне припинення робіт по ракеті Н-1 поставило хрест на корольовських проектах пілотованих польотів радянських космонавтів до Місяця, Марсу і Венери — вирішили, що ця ракета була надто ненадійна, адже навіть її четвертий старт не був успішним. Проте... У 1990-х роках, коли російській космонавтиці не стало на що жити, створені для цієї ракети двигуни, які 20 років пролежали у сховищі, були продані американцям. Ті поставили їх на свої ракети, призначені для виведення супутників. Жодної невдачі не сталося. Проблема ж була в іншому — в радянській електроніці, в автоматичному управлінні складним «букетом» двигунів. Ця проблема справді у 1960—1970-х виявилася нерозв’язною.

Паралельно з тим і після того були й інші марсіанські проекти інших визначних конструкторів-українців — Валентина Глушка та Володимира Челомея. Останній на основі УР-500, більш відомої як згаданий уже РН «Протон», розробляв потужну ракету для забезпечення пілотованих польотів на Місяць УР-700. А на її основі було створено проект суперносія УР-900 (у літературі зустрічається й назва УР-700М). Другим, третім і четвертим ступенем цієї ракети мав стати уже напрацьований «Протон». А от на першому ступені було заплановано встановити аж 15 потужних двигунів, що надавало можливість вивести на навколоземну орбіту вантаж масою до 240—250 тонн, чого було б цілком досить для марсіанського корабля з двома космонавтами на борту (слід зауважити, що всі наявні до сьогодні носії виводять на орбіту вдвічі меншу масу). Але коштів на цей проект не знайшли, хоч навіть за достатнього фінансування на той час навряд чи вдалося розробити ефективну систему управління таким велетенським «пакетом» потужних двигунів.

У свою чергу, мріяв про Марс і Валентин Глушко. Йому навіть удалося частково перевести свою «марсіанську мрію» в реальні конструкції — РН «Енергія» та «Вулкан». Але першою у світі все ж таки розробляла проекти польоту людини на Червону планету саме команда Сергія Корольова.